辽宁抚顺东部地区土壤环境质量评价

李娟,赵朋,刘宝华,艾福开

（辽宁省第十地质大队有限责任公司，辽宁抚顺113004）

土壤环境质量是土壤容纳、吸收和降解各种环境污染物质并进而影响和促进人类动植物健康的能力[1]。近年来工矿企业污染物和生活垃圾的大量输入，土壤环境质量下降及土壤遭受污染的问题日益突出，严重影响到农产品的质量安全[2]。土壤中重金属污染已成为环境污染较突出的一个问题[3]，重金属在土壤中的积累，不仅直接影响土壤理化性状、降低土壤生物活性、阻碍养分有效供给，而且，可通过植物富集吸收后经食物链进入人体，从而直接或间接地威胁人体安全和健康[4-6]。

评价区位于辽宁省抚顺市的抚顺县、清原满族自治县和新宾满族自治县管辖范围之内。区内有大伙房饮用水源地，其供给辽宁省中东部七个城市的饮用水，是省级生态保护区，因此，了解土壤污染状况十分必要。评价区通过土壤采样调查，分析该区Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni八大重金属含量状况及特征，以期掌握该区土壤环境质量状况，分析未来地质环境变化趋势，提出更加合理的水源地保护措施，为水源地环境保护、水源地保护区管理政策的制定提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 土壤样品采集与处理

以野外实际确定的样品采集点为中心向东、南、西、北4个方向布设子样点，工作中先采集4个子样点土壤样品，具体位置利用GPS进行方位确定，分别距离中心样的东、南、西、北4个方向15 m。当地形地貌及土壤利用方式复杂，样点代表性差时，适当加大中心样点与分样点的距离，最大位移距离不超过70 m。采样深度0~20 m表层土壤，使用竹铲直接采集，5个点制成混合样品。土壤样品采样点密度1.1点/30 km2，共采回有效样品300组，采集表层样时，刮去表层浮土（<1 cm），采集地表至20 cm深处的土柱（采用刻槽方式取样，保证土样上下的均匀性），并去除杂草、草根、砾石、砖块、肥料团块等杂物。

样品原始重量均大于1000 g，自然干燥过筛后，截取的粒级样品（<20目部分，即<0.84 mm）重达500 g。采集的样品要防止沾污和样品间的相互污染。采样点具体位置见图1。

图1 采样点及评价区分布图

1.2 分析项目

对采回样品的镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、全铜(Cu)、铅(Pb)、铬(Cr)、全锌(Zn)、镍(Ni)重金属元素8项进行测试分析。

2 评价方法

土壤环境质量评价按照《土壤环境质量标准》（GB 15618-1995），根据土壤应用功能和保护目标，划分为三类：Ⅰ类主要适用于国家规定的自然保护区（原有背景重金属含量高的除外）、集中式生活饮用水源地、茶园、牧场和其他保护地区的土壤，土壤质量基本上保持自然背景水平；Ⅱ类主要适用于一般农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场等土壤，土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染；Ⅲ类主要适用于林地土壤及污染物容量较大的高背景值土壤和矿产附近等地的农田土壤（蔬菜地除外），土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染。本次主要针对区内耕地进行取样调查，将区内土壤环境质量归为Ⅱ类，执行二级标准。二级标准为保障农业生产，维护人体健康的土壤限制值，根据本带土壤呈弱碱性的实际，采用6.5

2.1 单因子指数法

单因子质量指数是以土壤污染物的实测浓度与评价标准之比计算出的土壤环境质量污染指数，即：

式中Pi为土壤中污染物i的单项污染指数；Ci为土壤中污染物i含量的实测值；Si为污染物i的评价标准。Pi≤1，表示未受污染物i明显污染；Pi>1，表示土壤受污染；根据《土壤质量地球化学评价规范》（DZ/T0295-2016）对土壤环境等级划分，对单项指标进行污染等级评价，见表1。

表1 土壤环境地球化学等级划分

2.2 内梅罗综合指数法

计算公式：

PN为土壤综合污染指数；(Ci/Si)avg为土壤污染中污染指数的平均值；(Ci/Si)max为土壤污染中污染指数的最大值。

综合污染指数全面反映各污染物对土壤的不同作用，同时又突出高浓度污染物对土壤环境质量的影响，其评价的分级标准见表2。

表2 土壤内梅罗污染指数评价标准

3 评价结果

3.1 土壤环境质量单因素评价

用单因子指数法进行评价时，有一项污染物超标就认为该土壤样品超标。通过对300个点位8种元素（Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni）测试分析，发现46个点位超标。另外254个点位所有项目Pi均小于1，各点位土壤环境质量均属无污染。对46个点位土壤环境质量评价分析：有2个点位中均包含两项重金属（Zn、Cd)污染指数大于5，3个点位中均有1项重金属（Cd)污染指数大于5，虽然这5个点其余重金属项目均达标，但根据单因子土壤环境质量评价分级，都属重度污染；Zn超标点位于榆树乡董家堡子、关家堡子，Cd超标点位于榆树乡董家堡子、关家堡子，木奇镇章京村、红透山镇滩洲村。有1个点位中两项重金属（Zn、Hg)污染指数在3和5之间，属中度污染，位于清原县斗虎屯；有4个点位各含一项重金属（Hg、Cd)污染指数在2和3之间，属轻度污染，Hg超标点位于清原县牛肺沟，Cd超标点位于清原县枸乃甸、清原镇镇东村、新宾镇污水处理厂；共有36个点位中测试出不同时含有重金属（Zn、Cu、Ni、As、Cr、Cd)污染指数在1和2之间，属轻微污染。结果见表3。

表3 单指标测试结果表

可见，Zn、Hg和Cd轻度至重度超标点占3%，是整个研究区主要的重金属污染元素，以散点状分布为特征，见图2。说明区内土壤环境质量较好。

图2 轻度至重度超标点评价分布图

3.2 土壤环境质量多因素评价

因区内拥有多元素污染源，运用综合污染指数法进行污染程度的评价，能综合、全面的反映区内污染的程度。内梅罗污染指数法，综合考虑所有污染项目，兼顾污染最严重的因子[7]。根据内梅罗污染指数法计算出本区土壤综合污染指数值PN，分析土壤污染程度，结果见表4。

表4 土壤综合污染指数样品评价

本次调查的300个点位样品中，有79%的样品综合污染指数值在0.286~0.700，处于清洁区；有15.67%的样品综合污染指数值在0.701~0.999，处于尚清洁区；有3%的样品综合污染指数值在1.009~1.709，处于轻微污染区；有0.67%的样品综合污染指数值为2.105~2.238，处于中度污染区，有1.67%的样品综合污染指数值3.756~102.247，处于重度污染区。

全区大面积为清洁区，土壤环境质量总体水平较好，但局部有轻、中、重度污染。

轻度污染区分布在清原县肖家堡镇东侧-牛肺沟一带，清原镇古城子北侧浑河沿岸地区，南山城镇新立屯村及其周边，木奇镇夹皮沟-洪家大院一带，木奇镇二道沟苏子河沿岸，木奇镇小洛西沟苏子河沿岸地区，新宾镇西山村-北茶棚村及旺清门镇东蜂蜜沟。其中肖家堡、牛肺沟、新立屯、东蜂蜜沟等地主要为农用耕地及居民点，影响土地污染因素主要是农药化肥的使用，超标元素为汞、铜、锌、镉；而木奇镇西侧二道沟、新宾镇西侧均有污水处理厂，导致一些重金属元素混入水中迁移至土壤内，造成一定的污染，超标元素镉；此外，古城子北侧为粘土矿厂，夹皮沟北侧高地处为铁矿采区及尾矿堆，小洛西沟东侧及东南侧高地分别为铁矿采区和粘土矿厂及废渣堆，超标元素为镉、汞、铬、镍、铜。

中度污染区在清原县枸乃甸乡龙王庙村北呈北东向条带状，清原县斗虎屯以及清原县清原镇马前寨呈小面积分布。其中龙王庙村北侧为矿山集中区域，具有铁、金矿山三座，采区四个，超标元素为镉；马前寨污染区北侧具有污水处理厂一座、垃圾处理厂一座，超标元素为汞、镉。

重度污染区主要分布在红透山镇镇南-滩洲村东，木奇镇章京村吴家堡子，榆树乡董家铺子及榆树乡关家铺子。其中红透山镇镇南-滩洲村东周边有金矿采矿权两个、污水处理厂一个，超标元素为镉、锌、铜、砷；吴家堡子污染区有银铜矿山，超标元素为镉、锌；榆树乡董家铺子、关家铺子污染区以往有矿山开采历史，超标元素为锌、铜。

4 结论

通过采用单因子指数法对区内进行分析，300个点位中254个点位土壤环境质量均属无污染。其余46个点位土壤环境质量测试发现，Zn、Hg和Cd轻度至重度超标点占3%，是区内主要的重金属污染元素，以散点状分布为特征。

综合污染指数研究发现，79%的土壤样品处于清洁区，15.67%样品处于尚清洁区，3%的样品处于轻微污染区，0.67%的样品处于中度污染区，1.67%的样品处于重度污染区。全区大面积为清洁区，土壤环境质量总体水平较好，但局部有轻、中、重度污染。矿山、污水处理厂、垃圾处理厂、废渣堆、排土场的一些重金属元素迁移至土壤内，是造成土壤污染的主要原因。